一种基于等离子体点火技术的航空发动机点火器仿真电路制造技术

本实用新型专利技术一种基于等离子体点火技术的航空发动机点火器仿真电路，其包含充电回路仿真电路、放电回路仿真电路和测量系统仿真电路；充电回路仿真电路和放电回路仿真电路为级联关系，共用储能电容；测量系统仿真电路分散在充放电仿真系统的各处；充电回路仿真电路模拟航空发动机点火电路的充电储能过程，充电回路仿真电路以电容为储能元件，其包含空气放电管，当空气放电管两端电压达到击穿电压并击穿后，充电回路仿真电路进入放电阶段，储能电容通过放电回路快速地释放能量给等离子体点火器；放电回路仿真电路模拟航空发动机点火电路，为等离子体点火器提供能量的放电过程。本方案解决了点火器点火能量低，放电频率不可控，电路诊断难实现等问题。电路诊断难实现等问题。电路诊断难实现等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于等离子体点火技术的航空发动机点火器仿真电路


[0001]本技术属于等离子体点火
，具体涉及一种航空发动机点火器的点火电路。

技术介绍

[0002]目前国内外对于发动机等离子体点火电路的研究主要集中于对电路本身的设计，而鲜有将点火电路与点火器模型结合的研究，无法运用仿真的方式探究点火电路运用于不同参数点火器上的效果。目前对等离子体点火器的点火能量测量多以实验的方式，且点火能量较小，频率不可控。目前国内外所建立的电路模型缺少监测模块，而必要的监测模块对于电路的故障诊断以及预警都有着及其重要的作用。
[0003]因此如何设计出一种与点火器模型相结合的带有监测模块的高点火能量的点火器仿真电路是一个需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述
技术实现思路
，本申请的目的是提供一种与等离子体点火器相结合的带有监测模块的仿真电路，以解决点火器点火能量低，放电频率不可控，电路诊断难实现等问题。
[0005]为解决上述技术问题，本技术专利提供如下技术方案：
[0006]一种基于等离子体点火技术的航空发动机点火器仿真电路，所述仿真电路包含充电回路仿真电路、放电回路仿真电路和测量系统仿真电路；所述充电回路仿真电路和放电回路仿真电路为级联关系，共用储能电容；所述测量系统仿真电路包括储能电容两端并联的电压探头以及示波器，点火器两端并联的电压探头以及示波器，与点火器串联的电流探头以及示波器；
[0007]所述充电回路仿真电路模拟航空发动机点火电路的充电储能过程，所述充电回路仿真电路以电容为储能元件，其包含空气放电管，当空气放电管两端电压达到击穿电压并击穿后，所述充电回路仿真电路进入放电阶段，储能电容通过放电回路快速地释放能量给等离子体点火器，达到放电频率可控的目的；
[0008]所述放电回路仿真电路模拟航空发动机点火电路，为等离子体点火器提供能量的放电过程，所述测量系统用于监测仿真系统运行过程中电气参数随时间的变化。
[0009]进一步的，所述充电回路仿真电路包括依次串联成一条闭合回路的直流电源DC、充电电阻R1、储能电容C1和导线的集中等值元件；储能电容C1的负极性端接地；所述导线的集中等值元件包含电阻R2、电阻R3、电感L1和电感L2，各电阻和电感依次串联。
[0010]进一步的，所述放电回路仿真电路包括依次串联成一条闭合回路的储能电容C1、空气放电管的等值电路元件、点火器的等值电路元件和导线的集中等值元件；所述空气放电管的等值电路元件包括绝缘栅双极型晶体管、触发脉冲源Pulse1、等效电阻R6和等效电容C2，所述等效电阻R6和等效电容C2并联后与所述绝缘栅双极型晶体管串联，所述触发脉冲源Pulse1接在所述绝缘栅双极型晶体管的G极上。
[0011]进一步的，所述点火器的等值电路元件包括等效电阻R7、等值电感L5和等值电容C3，所述等效电阻R7和等值电感L5串联，再与所述等值电容C3并联；所述导线的集中等值元件包括电阻R5、电阻R8、电感L4、和电感L6，各电阻和电感依次串联。
[0012]进一步的，所述测量系统包括电压测量模块、电流测量模块，所述电压测量模块包括储能电容C1、电压测量模块和点火器电压测量模块；所述电流测量模块为放电回路电流测量模块，所述储能电容电压测量模块包括并联在储能电容C1两端的第一电压表、与第一电压表相连的示波器和导线等值元件电阻R4以及电感L3；
[0013]所述点火器电压测量模块包括并联在点火器两端的第二电压表、与第二电压表相连的示波器和导线等值元件电阻R9以及电感L7；
[0014]所述放电回路电流测量模块包括与点火器串接的电流表、与电流相连的示波器和导线等值元件。
[0015]本技术与现有技术相比具有以下优点，本技术具有如下有益效果：
[0016] 1.本技术可以调节储能电容的大小、电源电压和导线的等值参数，适用于不同的实际场合，能够满足多种要求，实用性强，适用范围广。
[0017]本技术使用直流电源作为激励，电容作为储能元件，等离子体点火器的放电能量高，仿真所得能量是目前国内外研究成果的几倍甚至十几倍。
[0018]本技术仿真电路建立了空气放电管的模型，实现了对等离子体点火器点火频率的控制，为应用于实际提供了有利支撑。
[0019]本技术将充放电回路与测量回路相结合，在仿真电路运行的过程中可以实时监测电路的各主要电流电压波形，对于电路故障的诊断以及预警有着较大的帮助。
[0020]本技术与已有的航空发动机点火电路仿真模型相比，考虑了连接线路以及连接处的等值电阻和电感，且各参数均为查阅生产手册和文献得到，合理性较强，与实际情况更加相符，仿真效果更加真实。通过对实物模型进行实验，可以发现本仿真电路输出的电压和电流波形与实验波形十分接近。
[0021]本技术设计了一种新型的火花塞仿真模型，通过仿真电路波形与实际实验示波器波形对比，发现波形符合度较高，说明设计的电火花塞模型和参数合理。
附图说明
[0022]为了更清楚的说明本申请提供的技术方案，下面将对附图进行简要的介绍。
[0023]图1为本申请仿真电路的充电回路图；
[0024]图2为本申请仿真电路的放电回路以及点火器模型示意图；
[0025]图3为本申请的一种基于等离子体点火技术的航空发动机点火器仿真电路示意图；
[0026]图4为本申请仿真电路中空气放电管的等值电路图；
[0027]图5为本申请仿真电路中点火器等值电路图；
[0028]图6充电电容电压、火花塞电压电流波形图；
[0029]图7为火花塞一次放电过程的局部放大图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本技术的具体实施方式做进一步的详细描述。其示例表示在附图中，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或者相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的所有实施方式。
[0031]首先对本申请所涉及的名词进行解释：
[0032]等效电路：基于器件的工作机理，用简单元器件搭建出来可以模拟器件工作状态的电路模块。
[0033]空气放电管等效电路：如附图1至图3所示，元器件R5、L4、Pulse 1、IGBT、R6、C2组合成空气放电管的等效电路。R5与L4是为了模拟实际导线连接两端电阻电感。脉冲电源施加在IGBT的门极上，其目的是为了仿真真实情况中电压控制空气放电管开通与关断过程。
[0034]IGBT:IGBT/Diode是一种复合全控电压驱动功率的半导体器件，由双极晶体管（BJT）和金氧半场效晶体管MOSFET组成。它兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。IGBT的工作原理是通过控制栅源极的电压来实现开关的通断，当栅源极加正电压时，IGBT导通，反之则截止，I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于等离子体点火技术的航空发动机点火器仿真电路，其特征在于，所述仿真电路包含充电回路仿真电路、放电回路仿真电路和测量系统仿真电路；所述充电回路仿真电路和放电回路仿真电路为级联关系，共用储能电容；所述测量系统仿真电路包括储能电容两端并联的电压探头以及示波器，点火器两端并联的电压探头以及示波器，与点火器串联的电流探头以及示波器；所述充电回路仿真电路模拟航空发动机点火电路的充电储能过程，所述充电回路仿真电路以电容为储能元件，其包含空气放电管，当空气放电管两端电压达到击穿电压并击穿后，所述充电回路仿真电路进入放电阶段，储能电容通过放电回路快速地释放能量给等离子体点火器，达到放电频率可控的目的；所述放电回路仿真电路模拟航空发动机点火电路，为等离子体点火器提供能量的放电过程，所述测量系统用于监测仿真系统运行过程中电气参数随时间的变化。2.根据权利要求1所述的一种基于等离子体点火技术的航空发动机点火器仿真电路，其特征在于，所述充电回路仿真电路包括依次串联成一条闭合回路的直流电源DC、充电电阻R1、储能电容C1和导线的集中等值元件；储能电容C1的负极性端接地；所述导线的集中等值元件包含电阻R2、电阻R3、电感L1和电感L2，各电阻和电感依次串联。3.根据权利要求1所述的一种基于等离子体点火技术的航空发动机点火器仿真电路，其特征在于，所述放电回路仿真电路包括依次串联成一条闭合回路的储能电...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞静涵，章原驰，杨艺豪，仇正，牛琳然，吴淑群，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：